Ada bentuk hantu yang tersembunyi di medan magnet.
Mereka tidak terbuat dari barang seperti baut kilat atau seberkas cahaya. Baut penerangan membawa sekelompok elektron yang jelas dari langit sampai ke tanah. Sinar matahari yang mengenai wajah Anda sebagian besar terdiri dari foton yang sama yang menempuh jarak jutaan mil dari matahari.
Tetapi medan magnet mengandung hal-hal yang disebut skyrmions yang berbeda dari elektron dan foton; sebuah skyrmion adalah simpul garis medan magnet yang saling melingkar. Ketika melayang dari satu tempat ke tempat lain, sebuah skyrmion membuat dirinya sendiri keluar dari garis medan magnet yang sudah ada di sana. Simpul itu menyatu karena garis-garis medan magnet menolak saling melewati. Jadi, sementara skyrmions tidak penting dan berbeda dari objek yang kita pikirkan, mereka bertindak seperti hal-hal yang lebih nyata.
Fisikawan menyebut langit ini "partikel semu," dan curiga mereka bisa menjelaskan fenomena yang berbeda seperti kilat bola dan struktur nuklir atom. Sekarang, dalam sebuah makalah baru, para peneliti menunjukkan bahwa skyrmions dapat dimasukkan di dalam satu sama lain, mengambil bentuk yang sama sekali baru. "Tas skyrmion" yang membengkak ini adalah objek yang menarik dalam dirinya sendiri, tetapi hal-hal aneh mungkin juga berguna untuk komputasi futuristik, kata para peneliti.
Isi mereka di dalam tas
Tim mengungkapkan tas skyrmion dalam sebuah makalah yang diterbitkan 1 April di jurnal Nature Physics. Hasilnya bergantung pada kesamaan kunci antara partikel semu hantu dan materi padat: keberadaan antipartikel.
Sama seperti proton memiliki antiproton pendamping yang saling memusnahkan satu sama lain, Skyrmion juga memiliki antiskyrmions.
"Antiskyrmion adalah skyrmion di mana semua angka dibalik," kata David Foster, seorang ahli fisika di University of Birmingham di Inggris dan salah satu penulis utama studi baru.
Jadi, jika garis medan magnet menunjuk ke utara dalam skyrmion, itu akan menunjuk ke selatan dalam antiskyrmion. Tapi antiskyrmions dan skyrmions kuat saling tolak. Itu ternyata menjadi kunci untuk membangun tas skyrmion, kata para peneliti.
"Jika saya mengambil skyrmion dan saya merentangkannya sedikit dan saya mengambil antiskyrmion dan meletakkannya di tengahnya ... mereka tidak akan musnah. Ini adalah konstruksi yang stabil," kata Foster kepada Live Science.
Terlebih lagi, para peneliti menyadari, begitu skyrmion telah diregangkan, Anda dapat memasukkan lebih banyak antiskyrmion di dalamnya.
Dan kesadaran itu, kata Foster, membuka pintu kembali ke ide enam tahun tentang cara membuat skyrmions bekerja.
Penyimpanan Skyrmion
Kembali pada 2013, trio peneliti mengusulkan "perangkat memori pacuan kuda skyrmion" teoritis dalam jurnal Nature Nanotechnology.
Idenya adalah bahwa pola magnetik kecil mungkin menawarkan solusi untuk masalah dasar dalam desain komputer: konsumsi listrik.
"Jika Anda mempertimbangkan hard drive kuno, yang merupakan jenis disk yang berputar, dibutuhkan banyak daya," kata Foster.
Usulan penggantian daya rendah yang diusulkan para peneliti 2013 akan mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa arus yang sangat kecil menyebabkan skyrmion pada permukaan magnetik untuk bergerak cepat.
Mungkin, para peneliti itu menyarankan, jika Anda mengambil strip panjang dan tipis dari bahan magnetik (pacuan kuda) dan mengisinya dengan skyrmions, Anda bisa menyandikan data ke dalam materi magnetik dalam celah di antara partikel semu. Pembaca magnetik dapat menginterpretasikan celah panjang antara langit sebagai biner 1 dan celah pendek sebagai biner 0, misalnya.
Untuk mengambil data yang disimpan itu, maka, arus listrik dapat mendorong skyrmions ke bolak-balik di bawah pembaca magnetik. Dibutuhkan daya yang sangat kecil untuk bergerak bolak-balik sepanjang permukaan magnet, sehingga perangkat yang dihasilkan bisa sangat efisien.
Tetapi gagasan itu memiliki beberapa masalah mendasar, kata Foster. Meskipun skyrmions cukup stabil, kesenjangan di antara keduanya tidak. Seiring waktu, ketidaksempurnaan dalam strip magnetik akan mengacaukan data saat skyrmions bergerak bolak-balik.
"Medan magnet liar masuk. Dan ini seperti gundukan cepat yang muncul dan menghilang. Dan dengan celah itu muncul dan menghilang, celah di antara kehendakmu telah hilang," kata Foster.
Bagaimana tas bisa menyelesaikan masalah
Hal yang sangat menarik di sini, kata Foster, adalah bahwa tas skyrmion tidak kehilangan antiskyrmion dari waktu ke waktu atau ketika mereka melewati "gundukan kecepatan" magnetik.
Letakkan banyak kantong skyrmion pada perangkat pacuan kuda, tulis para peneliti dalam studi baru itu, dan sebuah komputer dapat menyandikan dan mengambil data berdasarkan jumlah antiskyrmions di setiap tas yang dilewati pembaca.
"Rekan-rekan saya sangat senang dengan gagasan bahwa Anda juga dapat meningkatkan kepadatan data dengan cara ini," kata Foster.
Di mana penyimpanan komputer konvensional hanya mengandalkan 1s dan 0s, katanya, sistem skyrmion dapat menggunakan 0s, 1s, 2s, 3s dan seterusnya. Itu akan membuka pintu ke bentuk-bentuk pengkodean data yang jauh lebih kompleks yang bisa memasukkan lebih banyak informasi ke dalam ruang yang diberikan daripada metode biner tradisional.
Tes kristal cair
Belum ada yang berhasil membuat tas skyrmion pada strip magnetik. Tetapi setelah menguji konsep menggunakan simulasi komputer, Foster dan timnya di Inggris beralih ke sekelompok peneliti di University of Colorado untuk membawa tas skyrmion pertama yang dikenal ke dunia.
Biasanya, fisikawan menganggap skyrmions sebagai benda yang ada di medan magnet. Tetapi partikel-partikel itu juga bisa ada dalam zat lain, seperti kristal cair - molekul yang disejajarkan, kaku, seperti batang - yang mengisi layar pada laptop Anda dan beberapa ponsel.
Dengan "pinset optik" yang presisi, "tim University of Colorado (dipimpin oleh eksperimentalis Ivan Smalyukh)" menggambar "tas skyrmion dalam kristal cair," kata Jung-Shen Tai, seorang mahasiswa pascasarjana fisika di lab.
Tas skyrmion ini tetap tak terhapuskan dalam zat kristal dan terlihat ketika para peneliti mengintipnya melalui mikroskop. Itu (bersama dengan simulasi komputer) adalah bukti kuat bahwa tas skyrmion juga akan stabil dalam magnet, kata Foster.
Sejauh ini, tidak ada yang melaporkan membangun perangkat penyimpanan pacuan kuda dunia nyata, apalagi perangkat penyimpanan yang mengandalkan tas skyrmion. Tetapi perangkat seperti itu akan datang, Foster bersikeras.
"Saya sudah tahu orang sedang mengerjakan hibah untuk membuat barang-barang ini," katanya.
